KR100751447B1 - 파장분할 다중화 기반의 광 피기백 스위칭 방법 및 스위칭노드 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대용량 및 신뢰성 있는 데이터 전송을 위한 파장분할 다중화 기반의 광 피기백 스위칭 방법 및 광 피기백 스위칭 노드 구조에 관한 것이다. 즉, 본 발명은 광네트워크에서의 새로운 스위칭 기법인 광 피기백 스위칭 (Optical Piggyback Switching)에 대한 것으로, 파장분할 다중화 기반의 광 피기백 스위칭 방법에서는 대용량의 트래픽을 처리하는 백본 WDM(Wavelength Division Multiplexing)망에 적용되며 피기백 스위칭 노드로 입력되는 IP 패킷들은 대기버퍼에 모아지게 되고 이후 프레이밍을 거쳐 광 신호로 목적지까지 전달되게 된다. 이를 위한 시그널링 기법으로는 패킷 지연을 줄이기 위하여 광 버스트 스위칭 기법에서 사용한 단방향 시그널링기법이 아닌 양방향 시그널링 기법을 사용함으로써 보다 신뢰성있는 전송이 가능하게 되며, 한번의 시그널링으로 다수의 데이터를 동시에 보낼수 있도록 한다. 또한 노드간 탄력적 자원 예약 기법을 통해 기존에 사용되고 있는 광 파장 스위칭에 비하여 높은 채널당 사용률을 구현함으로써 광 버스트 스위칭 (Optical Burst Switching)기법의 최대 단점인 높은 손실률 문제를 해결할 수 있게 된다.

파장분할 다중화, 광피기백 스위칭, 양방향 시그널링, 탄력자원예약

Description

파장분할 다중화 기반의 광 피기백 스위칭 방법 및 스위칭 노드 구조{OPTICAL PIGGYBACK SWITCHING METHOD BASED ON WAVELENGTH DIVISION MULTIPLEXING AND SWITCHING NODE STRUCTURE}

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 파장 분할 다중화 망에서 광 피기백 스위칭망의 구성도,

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 광 피기백 스위치 노드 구조도,

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 소스 노드와 목적지 노드사이의 시그널링 및 데이터 전송 과정 예시도,

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 패킷의 평균 손실률 비교 그래프,

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 패킷의 평균 지연 시간 비교 그래프,

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 평균 대역 사용률 비교 그래프.

<도면의 주요 부호에 대한 간략한 설명>

10 : 입력포트 12 : 광커플러

13 : 스위치 제어부 14 : On/Off 스위치

15 : 로컬 드롭부 16 : 스위치 패브릭

18 : 다중화기 17 : 광파장 변환기

본 발명은 파장 분할 다중화를 사용하는 광네트워크에서 광 스위칭 방법에 관한 것으로, 특히 대용량 및 신뢰성 있는 데이터 전송을 위한 파장분할 다중화 기반의 광 피기백 스위칭 방법(Optical piggyback switching) 및 광 피기백 스위칭 노드 구조에 관한 것이다.

근래 들어, 인터넷 산업의 급속한 발전과 수요로 인해 인터넷 트래픽이 매년 급속히 증가되는 상황에서 기존의 인터넷 기술로는 이를 수용할 수 없는 상황에 이르게 되었다. 하지만 DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing) 기술의 발전과 광 섬유 증폭기의 개발에 힘입어 광 섬유 한 가닥으로 수 테라의 정보를 동시에 전송 할 수 있는 시대에 접어들게 되었다. 이로 인해 IP/WDM 형태의 광 인터넷이 전세계적으로 주목 받고 있으며, 보다 효율적이고 경제적인 광인터넷망 구축을 위한 광선로 기술, 파장 분할 다중화 기술(WDM), 광 소자 기술(광증폭기, 광교환 소자), 광 스위칭 기술 등의 관련 기술들이 꾸준히 개발되고 있다.

이러한 시대적 조류에 발맞추어 폭발적으로 증가하고 있는 IP 트래픽을 수용하기위해 정부가 추진하고 있는 차세대 인터넷망 구축 사업인 BcN(Broad Convergence Network) 사업은 통신, 방송, 인터넷이 융합된 품질 보장형 광대역 멀 티미디어 서비스를 언제 어디서나 끊김 없이 안전하게 광대역으로 이용할 수 있는 차세대 통합 네트워크로 정의할 수 있다.

위와 같은 광대역 서비스를 보장하기 위하여 연구기관 및 학계에서는 All-IP 백본망으로써 광 인터페이스를 가지는 광 전달망을 고려하고 있으며 이러한 광 전달망의 스위칭 기술로서는 광 파장 스위칭, 광 버스트 스위칭, 그리고 광 패킷 스위칭등이 있다. 상기 스위칭 기술들은 각각의 스위칭 특성으로 인하여 서로다른 장단점이 존재 하게된다.

먼저, 광 파장 스위칭 기술의 경우 양방향 기반의 시그널링을 사용하기 때문에 신뢰성 있는 데이터 전송이 가능하지만 한 노드가 채널을 독점적으로 사용하기 때문에 매우 낮은 채널 사용률을 가질 수밖에 없어 망 자원의 효율성 및 망의 신뢰성 측면에서 한계가 있다. 또한, 궁극적인 광인터넷 스위칭 기법으로 생각되는 광 패킷 스위칭 기술은 통계적 다중화를 통하여 자원을 효율적으로 쓸수 있으나 기술적 한계로 인하여 (광메모리, 광 신호처리) 광패킷 스위칭 기술의 상용화는 상당히 오랜 시일이 걸릴 것으로 생각된다.

마지막으로, 광 버스트 스위칭 기술은 광 파장 스위칭의 낮은 대역 사용율과 광 패킷 스위칭 기술의 높은 복잡도라는 단점을 극복하고자 제안된 것으로, 광 메모리가 필요 없으며 모든 정보를 담고 있는 제어 패킷은 전기적으로 처리함으로써 데이터 정보는 광/전 변환 없이 종단간 전송 될 수 있도록 하였다.

위와 같은 광 버스트 스위칭은 Just-enough-time (JET), Just-in-time (JIT)과 같은 단방향 시그널링(signaling)을 사용하며 데이터 버스트는 승인(acknowledgment: 이하 'Ack'라 함) 패킷을 기다리지 않고 해당 버스트 제어 패킷을 따라 전송시키는 것으로, 광 버스트 스위칭 기술이 기존 스위칭 기법의 단점을 일부 극복하였으나 단방향 시그널링에서 비롯되는 높은 손실률로 인하여 실용화에 아직 어려움이 남아있으며, 현재까지 광 버스트 스위칭 기법의 손실률을 낮추기 위하여 여러 가지 메커니즘이 제안되었으나 단방향 시그널링으로부터 비롯되는 높은 손실률을 낮추기에는 역부족이었다.

따라서, 손실율을 효과적으로 낮추기 위해서는 단방향 시그널링 대신 양방향 시그널링 기법을 사용하는 것이 필요하다. 또한 자원의 사용률을 높이기 위하여 광 파장 스위칭에서와 같이 전체 채널을 예약하는 것이 아니라 실제 전송될 데이터의 크기만큼만 자원을 예약함으로써 높은 자원 사용률을 얻을 수 있다. 하지만 전송 대기된 데이터마다 양방향 시그널링 기법을 사용하여 자원 예약을 하게되면 시그널링 정보의 RTT(Round Trip Time) 시간 동안의 지연이 발생하게 됨으로서 높은 패킷 지연을 갖게되는 문제점을 갖는다.

따라서, 본 발명의 목적은 파장 분할 다중화를 사용하는 광네트워크에서의 스위칭 방법에 있어서, 양방향 시그널링 기법을 사용하여 손실률을 대폭 낮추며 전송될 데이터의 크기만큼만 지원을 예약함으로써 높은 자원 이용률을 얻도록 하고, 중첩(Interleaved) 시그널링을 통해 패킷 지연문제 해결하여 대용량 및 신뢰성을 확보할 수 있는 데이터 전송을 위한 파장분할 다중화 기반의 광 피기백 스위칭 방법 및 광 피기백 스위칭 노드 구조를 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 파장 분할 다중화를 사용하는 광 네 트워크에서 양방향 시그널링을 사용하는 광 피기백 스위칭 방법으로서, (a)상기 광 네트워크의 소스 노드에서 데이터 패킷을 전송할 목적지 노드까지의 경로상 있는 모든 중간 노드로의 대역 예약을 위한 제어 패킷을 송신하는 단계와, (b)상기 제어 패킷을 통한 대역 요청에 따라 목적지 노드까지의 각 중간노드에서 가용대역을 예약하는 단계와, (c)상기 중간 노드 각 링크에서 대역이 성공적으로 예약되는 경우 상기 목적지 노드에서 Ack 패킷을 상기 소스노드로 송신하는 단계와, (d)상기 소스노드에서 상기 Ack 패킷의 예약 정보를 바탕으로 세그먼트들로 구성되는 데이터 버스트를 생성하는 단계와,(e)상기 소스노드로부터 생성된 데이터 버스트는 전송 경로 상 각 중간노드에서 세그먼트의 드롭/애드가 수행되면서 상기 목적지 노드로 전송되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 파장 분할 다중화를 사용하는 광 네트워크에서 양방향 시그널링을 사용하는 광 피기백 스위칭 노드 구조로서, 상기 광 네트워크의 임의 소스노드로부터 전송된 다수의 파장이 다중화된 WDM 시그널을 역다중화시키는 역다중화기와, 상기 역다중화기를 통과한 광 신호를 1:2로 분리하는 1:2 광 커플러와, 상기 역다중화된 광신호에 대해 스위칭을 수행하는 스위치 패브릭과, 상기 역다중화된 광 신호의 데이터 버스트로부터 해당 중간노드에서 분리되는 세그먼트를 드롭시키는 로컬 드롭부와, 상기 스위치 패브릭으로부터 스위칭된 광신호의 데이터 버스트에 해당 중간노드에서 추가되는 세그먼트를 애드시키는 로컬 애드부와, 상기 스위치 패브릭으로부터 스위칭된 광 신호와 상기 로컬 애드부로부터 애드된 데이터 세그먼트를 광 파장 변환시키는 광 파장 변환기와, 상기 광파장 변환기로부터 광 파 장 변환된 데이터 버스트 광 신호를 다중화시키는 다중화기와, 상기 스위치 패브릭의 스위칭 동작을 제어하는 스위치 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예의 동작을 상세하게 설명한다.

본 발명의 광 피기백 스위칭 기술에서는 탄력적 자원예약 기법 및 피기백 전송 특성을 갖는 양방향 시그널링 기법을 채택하도록 하였는데, 이하 상기한 광 피기백 스위칭의 주요 특징을 살펴보도록 한다.

먼저 탄력적 자원 예약 기법에 대해 설명하면, 일반적으로 광 버스트 스위칭 기법에서는 자원 예약시 데이터 전송에 필요한 대역만을 예약한다. 만약 요구하는 자원의 정확한 시간 간격만큼 사용 가능한 자원이 존재하지 않을 때 스위치는 단순히 입력 데이터를 버리게된다. 광 피기백 스위칭 기법에서는 만약 요구하는 자원의 정확한 시간 간격만큼 스위치의 자원이 존재하지 않을 때 스위치는 일단 시간 간격내의 최대 가용 자원을 예약하고 Ack 기간에 예약된 자원을 다시 조정하거나 승인하게 된다. 탄력적 자원 예약 기법은 네트워크 자원의 가용성을 바탕으로 전송 데이터 사이즈를 동적으로 결정 가능케 하였다. 기존의 엄격한 자원 예약 기법을 완화 시켜 탄력적으로 운용함으로써 패킷 손실률을 크게 낮출 수 있다.

다음으로, 피기백 전송 기법은 소스(source) 노드에서 대역 요청의 제어 패킷을 생성할 때 단지 목적지 노드만을 위한 대역 요구뿐만 아니라 목적지까지의 경로상에 있는 모든 중간 노드로의 대역 요구도 포함한다. 따라서 목적지까지의 경로 상에 존재하는 모든 중간노드로의 데이터들은 모아져서 하나의 거대한 버스트로 생성된다. 버스트의 일부분으로써 특정 중간 노드로 전송될 데이터들을 세그먼트 (segment)라 정의하고 각각의 세그먼트들은 해당 중간 노드들로 전해진다. 또한 소스에서 생성한 제어패킷이 경로상의 중간 노드에 도착했을 때 해당 중간 노드는 하향노드로 보낼 자신의 대역요청을 제어 패킷에 실어 전달할 수 있다.

다음으로, 인터리브 시그널링은 양방향 기반의 시그널링의 단점인 전송 지연을 줄이기 위하여 입력 데이터의 양을 미리 예측해서 제어 패킷을 보내는 시그널링 방식을 의미한다. 인터리브 시그널링의 기본 가정은 백본 노드에서 통합된 트래픽양은 시간에 따라 매우 천천히 변화하므로 입력 트래픽의 양을 예측할 수 있다는 가정에서 출발한다. 기본적으로 인터리브 시그널링은 소스노드와 목적지 노드간의 RTT 시간이 큰 경우 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 파장 분할 다중화망에서 광 피기백 스위칭망의 구성도를 도시한 것으로, 본 발명에서는 광 피기백 스위칭 방법을 자세히 설명하기 위해 4 홉의 광 경로를 예를 들어 설명하기로 한다.

상기 도 1을 참조하면, N1(1)은 소스 노드이고 N4(4)는 목적지 노드이다. 임의의 시간 t에 노드 N1(1)은 각 목적지 노드까지 경로상의 링크에 대역을 예약하기 위해서 제어 패킷을 보내게된다. 그러면 우선 제어 패킷은 링크 1(5)의 대역을 시간

에서부터

까지 예약을 한다. 여기서

는 노드 i에서 노드 j로 보내기 위한 데이터의 양으로서 현재 버퍼의 크기를 의미한다.

이후 제어 패킷은 시간 t+δ+σ에 노드 N2(2)에 도착하게 되고 링크 2(6)의 대역을 시간 t+δ+

로부터 t+δ+

까지 예약한다. 여기서 δ 는 제어패킷의 처리 시간이고 σ는 링크의 전달 지연시간이다. 만약 모든 대역 요청이 링크 1(5), 링크 2(6), 링크 3(7)에서 성공적으로 예약되면 목적지 노드 N4(4)는 Ack 패킷을 소스노드 N1(1)으로 보내게 된다.

이때 상기 Ack 패킷은 경로상의 중간 노드들을 거치면서 예약된 대역을 재확인하거나 불필요한 대역은 예약 취소하는 역할을 하며 각 링크의 대역 예약 정보가 포함되어 있다. 이러한 Ack패킷의 예약 정보를 바탕으로 소스노드 N1(1)은 데이터 버스트(8)를 생성하며 버스트는 경로상의 모든 하향노드를 위한 데이터 (세그먼트)(9)들로 구성된다. 다시 말하면 하나의 버스트는 여러 개의 세그먼트들로 구성되어 있고 각 세그먼트들은 특정 노드에서 다른 특정 노드로 전송되는 데이터의 집단이다. 각각의 세그먼트들은 해당 중간 노드에서 분리되어 드롭(drop)되고 중간 노드들은 자신보다 햐향에 위치한 노드로 보낼 세그먼트들을 예약 정보에 따라 애드(add)한다. 이러한 피기백 전송 방식의 큰 장점은 세그먼트별로 시그널링 신호를 보내던 기존의 방식에 비해 한번의 시그널링을 통해 다수의 세그먼트들을 보내게 됨에 따라 시그널링 오버헤드를 크게 줄일 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 광 피기백 스위칭 기법을 지원하는 노드 구조를 도시한 것이다.

상기 도 2를 참조하면, 다수의 파장이 다중화된 WDM(Wavelength Division Multiplexing) 시그널은 입력 포트(10)에서 역 다중화 된다. 제어 파장(

)(11)은 스위치 제어부(switch control unit)(13)에서 전기적으로 처리되며 광 커플러(12)는 스플리터(splitter)로 사용되고 광 신호를 1:2로 분리하는 기능을 한다. 스플리터의 출력 양단자에는 각각 On/Off 스위치(14)가 연결되어 있다. 만약 입력 버스트의 일부 세그먼트들이 해당 노드에서 드롭(drop) 되어져야 한다면 로컬 드롭부(local drop)(15) 방면의 on/off 스위치는 드롭(drop) 되어야할 세그먼트의 시간 동안 온(on) 상태로 조정되고 그렇지 않으면 on/off 스위치는 오프(off) 상태로 남아 있는다. 이와는 반대로 스위치 패브릭(switch fabric)(16)쪽의 on/off 스위치에서는 드롭(drop) 되어야할 세그먼트 부분에서는 오프(off)되고 나머지 세그먼트 부분에서는 온(on)되어 스위치를 통과 할 수 있게 된다. 자원예약 정보에 따라 해당 노드에서 애드(add)되는 데이터와 파장 변환기(wavelength converter)(17) 및 다중화기(18)를 거쳐 다중화된 신호는 하향 노드로 전송된다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 광 피기백 스위칭의 시그널링 프로토콜인 탄력적 예약 기법에 대하여 설명한 도면이다. 본 발명에서는 설명의 편의상 중간 노드의 사용 가능한 대역이 요구 대역보다 작은 경우를 예를 들어 설명하기로 한다.

즉, 위와 같이 중간 노드의 사용 가능한 대역이 요구 대역보다 작은 경우 중간 노드는 셋업(set up)(22) 단계에서 단지 가용 대역만을 예약한다(24). 제어 패 킷이 목적지 노드인 N4(4)에 도달했을 때 목적지 노드 N4(4)는 경로상의 모든 중간 노드들의 가용 대역 정보를 바탕으로 버스트의 구성인 세그먼트들의 사이즈(size) 및 위치를 결정한다. 이러한 버스트 구성 정보는 Ack패킷에 저장되어 상향으로 전달된다(23). 중간노드 N2(2), N3(3)는 Ack패킷을 받자마자 결정된 대역 예약 정보에 따라 자원예약을 최종 확인하고(25), 만약 결정된 대역 예약기간이 셋업(set up) 단계에서 예약한 대역보다 작을 경우 남는 대역은 예약 취소한다(27). 또한 목적지 노드 N4(4)에서 버스트 구성시 경로상 상향노드의 데이터가 하향 노드의 데이터에 비해 높은 우선순위를 갖는다.

Ack 패킷을 받은 소스 노드 N1(1)은 중간노드 N3(3), 목적지 노드 N4(4), 중간노드 N2(2)를 위한 세개의 데이터 세그먼트로 구성된 하나의 버스트(28)를 생성한다. 노드 N2(2)를 위한 데이터 세그먼트(29)는 노드 N2(2)서 드롭(drop)되고 나머지 버스트는 광전변환 없이 광 레벨에서 스위칭 된다. 비록 노드 N2(2)가 노드 N3(3)와 N4(4)로 전송될 데이터 세그먼트를 가지고 있으나, 요청 대역의 일부가 이미 다른 버스트를 위해 선점되어(unavailable BW)(26) 있기 때문에 해당 세그먼트는 애드(add)될 수 없다. 반면 노드 N3(3)에서는 노드 N4(4)로 전송될 데이터 세그먼트가 애드(add)되는 것을 볼 수 있다. 여기서 주목할 만한 점은 중간 노드에서 애드(add)되는 데이터 세그먼트의 크기는 각 링크의 가용 대역폭에 의해 동적으로 결정된다는 점이다. 따라서 본 발명의 광피기백 스위칭 방법에서 탄력적 자원 예약 기법은 대역의 사용률을 증가시킬 뿐 아니라 데이터 포워딩의 성공 확률 또한 높이는 결과를 보일 수 있다.

도 4는 세그먼트 안에 존재하는 IP 패킷의 평균 손실률을 도시한 것이다. 본 발명에서는 광 피기백 기법의 성능을 측정하고자 14개의 노드로 이루어진 NSFNET을 시뮬레이션 망 토폴로지(topology)로 구성하였으며 각각의 링크는 1개의 제어 파장과 3개의 데이터 파장이 존재하며 데이터 파장의 전송 능력은 10Gbps 이다.

IP 패킷은 각각의 노드로 도착률 λ의 포와 송 분포를 가지며 도착하고, 한 세그먼트의 길이가 100ms 이상 또는 특정 세그먼트의 타이머 시간이 50ms 이상 되면 각각의 노드는 해당 세그먼트를 전송하기 위하여 제어 패킷을 생성하고 목적지 노드로 보낸다. 이때 피기백된 세그먼트와 탄력적 자원 예약 기법으로 인하여 데이터 버스트의 사이즈는 동적으로 결정되며, 경로의 중간노드들은 단순 통과하는 버스트를 위한 버퍼는 가지고 있지 않는다. 광 버스트 스위칭 기법의 성능은 JET 및 TAW (Tell-And-Wait) 기법들과 비교하였다. JET 기법은 대표적 광버스트 스위칭 기법중 하나로서 단방향 시그널링 기반의 스위칭 기법이고 TAW는 양방향 시그널링 기반의 프로토콜로서 데이터 피기백 전송 및 탄력적 자원 예약을 고려하지 않은 기법이다.

일반적으로, TAW와 광 피기백 스위칭 기법은 데이터 전송중 패킷 손실이 발생하지 않으므로 시그널링시 자원 경쟁으로 비롯한 데이터 지연시간이 150ms보다 크게 되었을 때 데이터는 전송되지 않고 버리는 것으로 간주했다. 이러한 상황 하에서 광 피기백 스위칭의 손실률은 JET와 TAW에 비하여 현저히 낮음을 볼 수 있다. 이는 피기백 데이터 전송 및 탄력적 자원 예약 기법을 통하여 데이터 포워딩 성공 확률 및 대역 사용률이 증가했기 때문이다.

도 5는 단대단 평균 IP 패킷의 지연시간을 입력 트래픽의 부하에 따라 도시한 것이다. 상기 도 5에서 보여지는 바와 같이, 광 피기백 스위칭은 양방향 시그널링 기반이므로 JET보다 평균 패킷 지연이 크다. 하지만 피기백 데이터 전송은 피기백 되는 세그먼트들의 패킷 조립 지연 등과 같은 큐잉 지연이 필요 없고 탄력적 자원 예약 기법은 데이터 전송 기회를 더욱 크게 하므로 TAW에 비해 작은 평균 지연 시간을 갖는다. 더욱이 인터리브 시그널링을 광 피기백 스위칭 기법에 적용하게 되면 더욱 줄어드는 것을 볼 수 있다.

도 6은 대역 사용률을 입력 부하에 따라 비교한 것이다. 상기 도 6에서 보여지는 바와 같이, 광 피기백 스위칭 기법의 탄력적 자원 예약 기법은 경로상의 가용 자원 정보를 바탕으로 동적으로 버스트 사이즈를 결정하기 때문에 JET 및 TAW기법에서 대역 사용률을 저하시키는 보이드(void)를 최소한 생성하므로 대역 사용률 측면에서 다른 기법보다 우수함을 보인다.

결과적으로, 광 피기백 스위칭은 JET 와 TAW보다 패킷 손실률 및 시그널링 오버헤드, 그리고 대역 사용률 측면에서 우수함을 보였다. 또한 비록 광 피기백 스위칭 기법의 평균 패킷 지연시간이 JET보다는 크지만 TAW 보다 상당히 작고 인터리브 시그널링을 사용시 JET보다 약간 큰 정도임을 볼 수 있다. 따라서 광 피기백 스위칭 기법은 JET 기법보다 약간의 패킷지연은 발생하지만 보다 신뢰성 있는 전송 및 효율적인 대역사용이 가능함으로서 실용화의 가능성을 높인 광 스위칭 방법임을 알 수 있었다.

한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 광네트워크에서의 새로운 스위칭 기법인 광 피기백 스위칭 (Optical Piggyback Switching)에 대한 것으로, 파장분할 다중화 기반의 광 피기백 스위칭 방법에서는 대용량의 트래픽을 처리하는 백본 WDM(Wavelength Division Multiplexing)망에 적용되며 피기백 스위칭 노드로 입력되는 IP 패킷들은 대기버퍼에 모아지게 되고 이후 프레이밍을 거쳐 광 신호로 목적지까지 전달되게 된다. 이를 위한 시그널링 기법으로는 패킷 지연을 줄이기 위하여 광 버스트 스위칭 기법에서 사용한 단방향 시그널링기법이 아닌 양방향 시그널링 기법을 사용함으로써 보다 신뢰성 있는 전송이 가능하게 되며, 한번의 시그널링으로 다수의 데이터를 동시에 보낼수 있는 이점이 있다. 또한 노드간 탄력적 자원 예약 기법을 통해 기존에 사용되고 있는 광 파장 스위칭에 비하여 높은 채널당 사용률을 나타내며 광 버스트 스위칭 (Optical Burst Switching)기법의 최대 단점인 높은 손실률 문제를 해결하는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 파장 분할 다중화를 사용하는 광 네트워크에서 양방향 시그널링을 사용하는 광 피기백 스위칭(optical piggyback switching) 방법으로서,

   (a)상기 광 네트워크의 소스 노드에서 데이터 패킷을 전송할 목적지 노드까지의 경로상 있는 모든 중간 노드로의 대역 예약을 위한 제어 패킷을 송신하는 단계와,

   (b)상기 제어 패킷을 통한 대역 요청에 따라 목적지 노드까지의 각 중간노드에서 가용대역을 예약하는 단계와,

   (c)상기 중간 노드 각 링크에서 대역이 성공적으로 예약되는 경우 상기 목적지 노드에서 승인(acknowledgement : Ack) 패킷을 상기 소스노드로 송신하는 단계와,

   (d)상기 소스노드에서 상기 Ack 패킷의 예약 정보를 바탕으로 세그먼트로 구성되는 데이터 버스트를 생성하는 단계와,

   (e)상기 소스노드로부터 생성된 데이터 버스트는 전송 경로 상 각 중간노드들에서 세그먼트(segment)의 드롭/애드(drop/add)를 수행하여 상기 목적지 노드로 전송시키는 단계

   를 포함하는 파장분할 다중화 기반의 광 피기백 스위칭 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 (a)단계에서, 상기 제어 패킷의 대역 요청은, 상기 목적지 노드만을 위 한 대역 요구와, 상기 목적지 노드까지의 경로상에 있는 모든 중간 노드로의 대역 요구를 포함하는 것을 특징으로 하는 파장분할 다중화 기반의 광 피기백 스위칭 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 (c)단계에서, 상기 목적지 노드는, 상기 중간노드 각각의 링크 대역폭을 검사하여 상기 각 중간노드에서 애드(add)되는 데이터 세그먼트(segment)의 크기 및 위치를 상기 검사된 링크 대역폭에 대응되게 결정하여 상기 소스노드로 전송할 Ack 패킷에 포함시키는 것을 특징으로 하는 파장분할 다중화 기반의 광 피기백 스위칭 방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 Ack 패킷은, 경로상의 상기 중간 노드들을 거치면서 각 중간노드에서 예약된 대역을 재확인하도록 하거나 불필요한 대역을 예약 취소하도록 하는 각 중간노드간 링크에서의 대역 예약 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 파장분할 다중화 기반의 광 피기백 스위칭 방법.
5. 파장 분할 다중화를 사용하는 광 네트워크에서 양방향 시그널링을 사용하는 광 피기백 스위칭 노드 구조로서,

   상기 광 네트워크의 임의 소스노드로부터 전송된 다수의 파장이 다중화된 파장분할 다중화(Wavelength Division Multiplexing: WDM) 시그널을 역다중화시키는 역다중화기와,

   상기 역다중화기를 통과한 광 신호를 1:2로 분리하는 1:2 광 커플러(optical coupler)와,

   상기 역다중화된 광신호에 대해 스위칭을 수행하는 스위치 패브릭(switch fabric)과,

   상기 역다중화된 광 신호의 데이터 버스트로부터 해당 중간노드에서 분리되는 세그먼트를 드롭시키는 로컬 드롭부(local drop)와,

   상기 스위치 패브릭으로부터 스위칭된 광신호의 데이터 버스트에 해당 중간노드에서 추가되는 세그먼트를 애드시키는 로컬 애드부(local add)와,

   상기 스위치 패브릭으로부터 스위칭된 광 신호와 상기 로컬 애드부로부터 애드된 데이터 세그먼트를 광 파장 변환시키는 광 파장 변환기와,

   상기 광파장 변환기로부터 광 파장 변환된 데이터 버스트 광 신호를 다중화시키는 다중화기와,

   상기 스위치 패브릭의 스위칭 동작을 제어하는 스위치 제어부

   를 포함하는 파장분할 다중화 기반의 광 피기백 스위칭 노드 구조.

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